消弧線圈相關(guān)基礎(chǔ)知識上海思源電氣股份有限公司10/14/20231不接地方式直接接地方式

小電阻接地方式

消弧線圈接地方式

中性點接地方式10/14/20232中性點接地方式

適用范圍：

根據(jù)最佳技術(shù)經(jīng)濟指標要求，110kV以上電力系統(tǒng)主要矛盾為降低絕緣水平。采用直接接地。

中低壓電力系統(tǒng)主要降低單相接地故障電流的危害，提高系統(tǒng)供電可靠性、保證人身與設(shè)備安全、降低通訊干擾等。

110kV以下系統(tǒng)，小電容電流電網(wǎng)采用不接地系統(tǒng)（以電弧能自行熄滅為前提）。電容電流大時采用諧振接地（補償電容電流）或電阻接地（故障跳閘）。10/14/20233中性點接地方式

電流接地和小電流接地，這兩種接地方式在我國均有應(yīng)用。其中，在北京、上海、廣州等大城市，由于負荷密、電纜線路多從而電容電流比較大，通過消弧線圈接地不能滿足電網(wǎng)的正常安全運行，在這種情況下，就采用小電阻接地即大電流接地，比如北京規(guī)定四環(huán)以內(nèi)均采用大電流接地方式。因此，在中、小城市及農(nóng)村地區(qū)采用小電流接地方式是電力部門根據(jù)我國實際情況使電網(wǎng)更經(jīng)濟、更安全運行的一種選擇。

單相接地是電力系統(tǒng)中最常見的故障形式，約占60%以上。對于中性點不接地電網(wǎng)，由于電容電流的存在，在接地瞬間形成接地電弧，而接地電弧不易熄滅，電弧的發(fā)展會引起相間短路；接地電弧產(chǎn)生間歇性弧光過電壓；電磁式電壓互感器鐵心飽和引起諧振過電壓等，將造成燒保險、避雷器、PT的爆炸、線路的跳閘等事故發(fā)生，其中尤以相間短路和間歇性弧光接地過電壓最為嚴重。10/14/20234中性點接地方式德國/奧地利、芬蘭、意大利、丹麥、比利時及瑞典、獨聯(lián)體及其周邊地區(qū)等許多國家，現(xiàn)在依然采用小電流接地（中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地）方式。法國電力公司（EDF）早在80年代末期決定將運行了近30年的、中性點采用低阻抗接地方式的城鄉(xiāng)中壓電網(wǎng)，在全國范圍內(nèi)分階段地全部改為諧振接地方式運行，現(xiàn)已基本完成；近來英國也正在研究、考慮采用諧振接地方式等。10/14/20235中性點接地方式3、美國（AIEE)電工協(xié)會明確承認諧振接地方式的優(yōu)點，過去未采用，是由于技術(shù)原因（美國曾使用空心消弧線圈不當發(fā)生嚴重過電壓而形成“慣例”），而現(xiàn)在保持電阻接地主要是經(jīng)濟因素。（美國IEEE143對工業(yè)設(shè)施的接地電流限制為400A）4、日本開始采用諧振接地，戰(zhàn)敗后使用美國電力產(chǎn)品采用大電流接地，但后來又開始推廣諧振接地。將中壓電網(wǎng)的單相接地故障電流，由“大”改“小”將是未來發(fā)展趨勢10/14/20236副作用當系統(tǒng)有操作或故障(或擾動)時系統(tǒng)對地電壓有低頻自由分量出現(xiàn)，使PT對地電壓升高，PT一次線圈中出現(xiàn)涌流，涌流可能使鐵芯深度飽和，其電感值隨鐵芯的飽和而減小，這時，有可能出現(xiàn)兩種情況：一是PT的一次電流繼續(xù)增大，燒斷PT一次側(cè)的熔斷器或燒壞PT；另一種情況是當電感降至ωL=1/ωC(ωo=ω)時，就會導致鐵磁諧振。10/14/20237副作用諧振使得電網(wǎng)三相對地電壓不穩(wěn)定，常使兩相電壓升高，另一相對地電壓降低，這種現(xiàn)象與系統(tǒng)出現(xiàn)單相非金屬性接地故障的現(xiàn)象完全一致，不僅使運行人員難以區(qū)分，而且容易損壞弱絕緣設(shè)備而造成事故

10/14/20238電容電流電容電流主要由線路的長度、導線的截面面積、介電常數(shù)、距地距離、額定電壓決定，和系統(tǒng)的負荷大小無關(guān)。ABCCCIgCBCAICCICBICAUCUBUA’UAOUB’UN10/14/20239電容電流的測量一、電容電流測試儀二、母線外掛電容法三、金屬接地法四、中性點外加電容法電容電流10/14/202310中性點接地等效圖以消弧接地為例10/14/202311中性點不接地6－66kV配網(wǎng)，電容電流較小的系統(tǒng)，由于發(fā)生單相接地故障時，接地電弧能夠自動熄滅，系統(tǒng)可帶故障運行2h，提高了供電可靠性。缺點：1、當系統(tǒng)電容電流過大時，接地電弧無法自動熄滅，將導致故障擴大。2、容易導致PT鐵芯飽和，引發(fā)鐵磁諧振過電壓。10/14/202312小電阻接地方式1、有利于降低系統(tǒng)絕緣水平。2、故障選線較準確。3、跳閘停電次數(shù)較多。4、短路電流大：A、電流沖擊對電纜絕緣造成的損傷較大，B、對電子通訊設(shè)備的電磁干擾比較嚴重，C、較大的跨步電壓威脅人身安全，D、若故障不能及時跳開，電弧有可能連帶燒毀同一電纜溝里的其它相鄰電纜,擴大事故,造成火災(zāi)。10/14/202313消弧線圈接地方式IgILIc1、自動消弧，避免弧光過電壓的產(chǎn)生，抑制鐵磁諧振的發(fā)生。2、大大降低了對通訊設(shè)備的干擾和對人身安全的威脅。3、允許系統(tǒng)帶故障運行兩小時，保障了供電可靠性。4、傳統(tǒng)的選線理論不再成立，使選線成為長期困擾電力系統(tǒng)的難題。10/14/202314消弧線圈接地方式脫諧度：ε＝（IL－IC）/IC殘流：在單相接地故障時，流經(jīng)故障點電流。

Ig=IL－IC電弧熄滅原理1。補償電容電流，減少殘流，電弧易于熄滅。2。殘流過零熄弧后，降低恢復電壓初速度，避免電弧重燃。10/14/202315規(guī)程規(guī)定

電力行業(yè)標準DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中明確規(guī)定：

3～10kV架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35kV、66kV電網(wǎng)，當單相接地故障電流大于10A時，中性點應(yīng)裝設(shè)消弧線圈；

3～10kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，當單相接地故障電流大于30A時，中性點應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。10/14/202316消弧線圈分類按消弧線圈的運行及補償方式可分為：預調(diào)式隨調(diào)式10/14/202317消弧線圈的運行特性RXLXCU00XLUnXCRd正常運行時，避免串聯(lián)諧振：

1、消弧線圈靠近諧振點運行，加裝阻尼電阻，防止諧振（預調(diào)）

2、不加阻尼電阻，消弧線圈遠離諧振點運行（隨調(diào)）

單相接地故障時，利用并聯(lián)諧振：

1、消弧線圈靠近諧振點運行，使殘流滿足要求10/14/202318消弧線圈的運行特性如PT突然合閘、單相接地突然消失、外界對系統(tǒng)的干擾或系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓等，由于變壓器、電壓互感器等設(shè)備鐵心電感的磁路飽和作用，會激發(fā)產(chǎn)生持續(xù)的較高幅值的鐵磁諧振過電壓10/14/202319消弧線圈的運行特性中性點不接地系統(tǒng)中鐵磁諧振最常見的激發(fā)方式：基頻諧振、分頻諧振和高頻諧振10/14/202320

預調(diào)式和隨調(diào)式比較

預調(diào)式：系統(tǒng)正常運行時，消弧線圈始終靠近諧振點運行；單相接地故障時，消弧線圈零延時進行補償，無需調(diào)節(jié)。

問題：阻尼電阻的保護

隨調(diào)式：系統(tǒng)正常運行時，消弧線圈遠離諧振點；發(fā)生單相接地故障后，調(diào)節(jié)消弧線圈靠近諧振點；故障恢復后，再調(diào)節(jié)消弧線圈遠離諧振點。

問題：補償滯后，補償電流到位時間大于60ms

補償電流到位時間

=控制器故障響應(yīng)時間＋補償電流穩(wěn)定時間消弧線圈的分類10/14/202321阻尼電阻保護問題的提出預調(diào)式消弧線圈為了防止正常運行時的諧振必須要有阻尼電阻

可靠保護阻尼電阻，成為關(guān)鍵問題10/14/202322阻尼電阻的作用1、防止電容電流計算時，可能發(fā)生的系統(tǒng)諧振。

2、防止單相接地故障恢復時，可能發(fā)生的系統(tǒng)諧振。

3、使消弧線圈可以始終運行在工頻諧振點附近（預調(diào)），不僅能夠?qū)崿F(xiàn)消弧線圈的快速補償，而且能夠徹底避免鐵磁諧振。10/14/202323各種消弧線圈對比一、調(diào)節(jié)方式1、調(diào)匝式（預調(diào)）：抽頭檔位調(diào)節(jié)；3、相控式（隨調(diào)）：調(diào)節(jié)可控硅導通角；4、直流偏磁式（隨調(diào)）：調(diào)節(jié)鐵心飽和度。2、調(diào)容式（預調(diào)、隨調(diào)）：投切電容器組；10/14/202324調(diào)匝式消弧線圈10/14/202325相控式消弧線圈10/14/202326相控式消弧線圈10/14/202327調(diào)容式消弧線圈10/14/202328接地變壓器消弧線圈有載開關(guān)阻尼電阻ＰＴ，ＭＯＡ，隔離刀閘，零序ＣＴ，控制屏并聯(lián)中電阻自動調(diào)諧式消弧線圈經(jīng)過近十年的發(fā)展，計算的準確度不成問題，關(guān)鍵在于裝置的可靠性和接地故障回路的選擇性消弧系統(tǒng)構(gòu)成10/14/202329接地變，消弧線圈全絕緣的消弧線圈，A、X可以反